專利名稱：多用途柔性沖壓翼傘無人機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無人駕駛飛行器領(lǐng)域，具體而言，是涉及一種改進的多用途柔性沖壓翼傘無人機。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的無人機機翼均為固定機翼，這種無人機造價昂貴、相對載荷小、維護使用復(fù)雜，需要大量的配套設(shè)施，并且要對操作人員進行長時間的專業(yè)培訓(xùn)，因此，傳統(tǒng)的無人機一般用于高空軍事偵察等特殊用途。為了適應(yīng)多方面的需求，人們研究制造了各種各樣的飛行器。中國人民解放軍空降兵研究所的發(fā)明專利ZL 93202125.5 (授權(quán)公告號CN 2204774Y)公開了一種動力飛行柔性沖壓翼傘，該動力飛行柔性沖壓翼傘用于飛行表演、廣告宣傳、邊防巡邏和娛樂飛行，這 種飛行器雖然用柔性沖壓翼傘取代了固定機翼，但并不是無人機。在傳統(tǒng)無人機的基礎(chǔ)上，結(jié)合沖壓翼傘結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了遙控動力柔性沖壓翼傘，這是一種無人飛行器，與傳統(tǒng)的固定翼無人機相比，具有重量輕、造價低、庫存方便等優(yōu)點。它可以從地面由車輛拖拽起飛，對起飛場地和著陸場地要求低；也可以從空中投放，在復(fù)合式運輸系統(tǒng)中完成重要任務(wù)；此外還可用于勘測和偵查地面形勢，進行空中大氣污染采樣以及火山監(jiān)測等。但是，這種遙控動力柔性沖壓翼傘的飛行距離短，并且只能在可視范圍內(nèi)飛行，也就是說，雖然做到了無人駕駛，但與真正意義上的無人機相比，功能上還存在極大的差距。因此，目前迫切需要有一種安全可靠、容易操縱、成本低廉、通過遙控和自主導(dǎo)航能使飛行距離長達200千米的柔性沖壓翼傘多用途無人機。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明引入傳統(tǒng)飛艇的特點，采用高新的飛行控制技術(shù)，提供一種全新的多用途柔性沖壓翼傘無人機，能實現(xiàn)多種任務(wù)載荷下的自主導(dǎo)航飛行，飛行距離達200千米，可采用地面牽引發(fā)射和飛機空投發(fā)射兩種發(fā)射方式，具有安全可靠、容易操縱、成本低等優(yōu)點。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種多用途柔性沖壓翼傘無人機，其特征在于，主要包括柔性沖壓翼傘、艙體、螺旋槳和滑撬式起落架；柔性沖壓翼傘的下部通過傘繩連接艙體；艙體內(nèi)部安裝有控制機構(gòu)、模塊化任務(wù)艙和發(fā)動機； 螺旋槳安裝在艙體的尾部；滑橇式起落架安裝在艙體下部；模塊化任務(wù)艙中搭載完成不同用途所需要的設(shè)備；控制機構(gòu)包括GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，其根據(jù)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)位置參數(shù)和定位參數(shù)，引導(dǎo)無人機自主飛行并降落在目標(biāo)區(qū)；控制機構(gòu)還包括接收在目標(biāo)區(qū)安置的超高頻無線電信標(biāo)發(fā)出的無線電信號自主進行尋的飛行的電子設(shè)備；控制機構(gòu)還包括接收地面遙控系統(tǒng)發(fā)出的無線電信號操縱降落傘繩以控制飛行的驅(qū)動電路和伺服機構(gòu)。本發(fā)明的多用途柔性沖壓翼傘無人機可以通過地面發(fā)射裝置發(fā)射，地面發(fā)射裝置主要包括牽引車、發(fā)射固定底座、螺旋槳護框、收緊絞盤、收緊帶和發(fā)射脫離機構(gòu)；發(fā)射固定底座設(shè)于牽引車上；待發(fā)射的多用途柔性沖壓翼傘無人機置于發(fā)射固定底座上，并通過收緊帶與收緊絞盤連接；螺旋槳護框設(shè)在發(fā)射底座的前端；發(fā)射脫離機構(gòu)設(shè)于固定底座中部，位于待發(fā)射無人機下方。本發(fā)明的多用途柔性沖壓翼傘無人機也可以通過安裝在飛機上的空投裝置發(fā)射?！け景l(fā)明的多用途柔性沖壓翼傘無人機設(shè)有地面遙控系統(tǒng)，其控制該柔性沖壓翼傘無人機飛行到預(yù)定高度后，按照預(yù)定航線飛行至任務(wù)目標(biāo)坐標(biāo)點，在任務(wù)目標(biāo)點盤旋并完成任務(wù)后，按照預(yù)定路線返回到目的地空域，并判斷高度信息以及著陸場風(fēng)向信息，采用雀降的方式實現(xiàn)定點降落。按照上述技術(shù)方案，本發(fā)明采用的導(dǎo)航系統(tǒng)有三種通過GPS導(dǎo)航系統(tǒng)自主飛行并降落在目標(biāo)區(qū)；或者在目標(biāo)區(qū)安置超高頻無線電信標(biāo)，通過獲取無線電信號實施自主尋的飛行；也可以隨時切換為地面人員手動控制模式，通過電子伺服系統(tǒng)操縱降落傘繩來控制其飛行方向，最終實現(xiàn)精確著陸。按照上述技術(shù)方案，所述的模塊化任務(wù)艙艙位于柔性沖壓翼傘無人機艙體內(nèi)部，可攜帶組合燃料箱，貨箱或固定電子物品，在全封閉飛行器中保證有效荷載量自身持久力的簡單平衡。按照上述技術(shù)方案，本發(fā)明的多用途柔性沖壓翼傘無人機采用沖壓式柔性沖壓翼傘作為升力體，以螺旋槳進行驅(qū)動，在柔性沖壓翼傘下部，通過傘繩連接懸掛艙體，艙體上安裝有柔性沖壓翼傘操縱機構(gòu)、發(fā)動機和螺旋槳等。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的柔性沖壓翼傘無人機具有以下有益效果I.通過引入傳統(tǒng)飛艇的特點和采用遙控自主導(dǎo)航等高新飛行控制技術(shù)，使系統(tǒng)安
全可靠；2.飛行高度從十幾米到幾千米，飛行距離可達200千米，并且具有發(fā)射方式多樣、巡航時間長、飛行范圍廣、體積小、重量輕、使用便捷、用途多種多樣等優(yōu)點；3.使用領(lǐng)域廣泛，包括多任務(wù)載荷搭載、實時通信中繼、緊急空投物資、持續(xù)戰(zhàn)場檢測、搜索與救援、電子戰(zhàn)、自然災(zāi)害預(yù)防與處理、科學(xué)勘查、公安邊防等。4.結(jié)構(gòu)簡單、操作控制容易，載荷量大，是一種非常有效的空中平臺和物品投送平臺。


圖I是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機在車載狀態(tài)下的斜視圖。圖2是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機與地面牽引發(fā)射裝置的連接示意圖。圖4是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機地面發(fā)射升空示意圖。圖5是本發(fā)明的多用途柔性沖壓翼傘無人機空投發(fā)射示意圖。圖6是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機的控制系統(tǒng)框圖。圖中1-柔性沖壓翼傘，2-艙體，3-牽引車，4-螺旋槳護框，5-發(fā)射固定底座，6-收緊絞盤，7-收緊帶，8-發(fā)射脫離機構(gòu)，9-1-橫桿，9-2-連接桿，10-傘繩，11-發(fā)動機，12-螺旋槳，13-控制機構(gòu)，14-模塊化任務(wù)艙、15-滑撬式起落架。
具體實施例方式下面結(jié)合

本發(fā)明的實施例。 圖I是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機在車載狀態(tài)下的斜視圖，圖2是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機的結(jié)構(gòu)示意圖。參看圖I和圖2，本實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機包括柔性沖壓翼傘I、艙體2、螺旋槳12和滑撬式起落架15 ;柔性沖壓翼傘I的下部通過傘繩10連接艙體2 ;艙體2內(nèi)部安裝有控制機構(gòu)13、模塊化任務(wù)艙14和發(fā)動機11 ;螺旋槳12安裝在艙體2的尾部；滑橇式起落架15安裝在艙體2下部；模塊化任務(wù)艙14中搭載完成不同用途所需要的設(shè)備；控制機構(gòu)13包括GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，其根據(jù)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)位置參數(shù)和定位參數(shù)，引導(dǎo)無人機自主飛行并降落在目標(biāo)區(qū)；控制機構(gòu)13還包括接收在目標(biāo)區(qū)安置的超高頻無線電信標(biāo)發(fā)出的無線電信號自主進行尋的飛行的電子設(shè)備；控制機構(gòu)13還包括接收地面遙控系統(tǒng)發(fā)出的無線電信號操縱降落傘繩以控制飛行的驅(qū)動電路和伺服機構(gòu)。本實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機通過地面發(fā)射裝置發(fā)射。圖3是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機與地面牽引發(fā)射裝置的連接示意圖，圖4是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機地面發(fā)射升空示意圖。參看圖3和圖4，在本實施例中，地面發(fā)射裝置主要包括牽引車3、發(fā)射固定底座5、螺旋槳護框4、收緊絞盤6、收緊帶7和發(fā)射脫離機構(gòu)8 ;發(fā)射固定底座5設(shè)于牽引車3上；待發(fā)射的多用途柔性沖壓翼傘無人機置于發(fā)射固定底座5上，并通過收緊帶7與收緊絞盤6連接；螺旋槳護框4設(shè)在發(fā)射底座5的前端；發(fā)射脫離機構(gòu)8設(shè)于固定底座5中部，位于待發(fā)射無人機下方。更具體地說，本實施例的地面發(fā)射采用地面牽引車3牽引發(fā)射，在牽引車3上設(shè)有呈框架結(jié)構(gòu)的發(fā)射固定底座5，首先進行柔翼多用途無人機的組裝，即，在艙體2上安裝柔性沖壓翼傘I、螺旋槳12和滑橇式起落架15，然后將該柔翼無人機置于發(fā)射固定底座5上；柔翼無人機的艙體2通過收緊帶7與收緊絞盤6連接，收緊絞盤6固定在牽引車3上；在發(fā)射底座5的前端設(shè)有螺旋槳護框4，用于防護傘繩10與螺旋槳12纏繞，螺旋槳護框4的下邊緣與防護鎖緊機構(gòu)固定連接，防護鎖緊機構(gòu)的另一端與發(fā)射底座5連接；具體連接方式如下防護鎖緊機構(gòu)包括連接桿9-2和與發(fā)射底座5連接的橫桿9-1，橫桿9-1上設(shè)有卡口，連接桿9-2的一端與橫桿9-1鉸接，連接桿9-2的另一端與螺旋槳護框4固定連接，連桿9-2上設(shè)有與橫桿9-1上的卡口相適配的卡銷；當(dāng)連接桿9-2的卡銷插入橫桿9-1上的卡口時，螺旋槳護框4與艙體2垂直，當(dāng)連接桿9-2的卡銷與橫桿9-1上的孔處于分開狀態(tài)時，螺旋槳護框4與無人機飛行體2平行；所述的收緊帶7通過發(fā)射脫離機構(gòu)8與艙體2連接。以下敘述本實施例的柔性沖壓翼傘無人機地面發(fā)射升空的過程牽引車3啟動滑跑,柔性沖壓翼傘I受空氣升力而升空，當(dāng)柔性沖壓翼傘I上升到牽引車3正上方的空中之后，將防護鎖緊機構(gòu)解鎖，螺旋槳護框4放倒至水平位置；在牽引車3加速滑跑到預(yù)定速度之后，拔出發(fā)射脫離機構(gòu)8的插銷，柔性沖壓無人機與發(fā)射底座5完全脫開，發(fā)射升空。本實施例明的多用途柔性沖壓翼傘無人機采用沖壓式柔性沖壓翼傘I作為升力體，以螺旋槳12驅(qū)動。在柔性沖壓翼傘I下部，通過傘繩10連接懸掛艙體2，艙體2上安裝有柔性沖壓翼傘I的操縱機構(gòu)、發(fā)動機11及螺旋槳12等。本實施例的模塊化任務(wù)艙14位于柔性沖壓翼傘無人機艙體2的內(nèi)部，攜帶組合燃料箱，貨箱或固定電子器件，在全封閉飛行器中保證有效荷載量自身持久力的簡單平衡?！D6是本發(fā)明一個實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機的控制系統(tǒng)框圖。如圖6所示，本實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機設(shè)有地面遙控系統(tǒng)，其控制該柔性沖壓翼傘無人機飛行到預(yù)定高度后，按照預(yù)定航線飛行至任務(wù)目標(biāo)坐標(biāo)點，在任務(wù)目標(biāo)點盤旋并完成任務(wù)后，按照預(yù)定路線返回到目的地空域，并判斷高度信息以及著陸場風(fēng)向信息，采用雀降的方式實現(xiàn)定點降落。本實施例的多用途柔性沖壓翼傘無人機的控制系統(tǒng)由導(dǎo)航系統(tǒng)、遙控系統(tǒng)及控制機構(gòu)13三部分組成，各部分采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，控制電路及硬件系統(tǒng)剛性連接固定于機載控制機構(gòu)13內(nèi)，機載控制機構(gòu)13外還設(shè)有操縱傘繩3的出口及GPS天線；控制終端為一臺六通道Futaba遙控器和地面工作站。柔性沖壓翼傘無人機的導(dǎo)航系統(tǒng)分為三種導(dǎo)航方式通過GPS導(dǎo)航系統(tǒng)自主飛行并降落在目標(biāo)區(qū)；或者在目標(biāo)區(qū)安置超高頻無線電信標(biāo)，通過獲取無線電信號實施自主尋的飛行；也可以隨時切換為地面人員手動控制模式，通過電子伺服系統(tǒng)操縱傘繩10來控制其飛行方向，最終實現(xiàn)精確著陸?？刂平K端的六通道Futaba遙控器中，四個通道分別控制柔性沖壓翼傘左操縱繩、柔性沖壓翼傘右操縱繩、油門和熄火，其余兩個通道用來控制與任務(wù)設(shè)備有關(guān)的操作?？刂茩C構(gòu)13采用模糊控制的原理，通過獲得的偏航角度，設(shè)定合理的控制率。操縱傘繩10對柔性沖壓翼傘I進行調(diào)整。另外，采用絞盤結(jié)構(gòu)，利用直流電動機構(gòu)、大功率控制器件、高效能源供應(yīng)，滿足對柔性沖壓翼傘無人機的操縱要求。在高度控制方面，則根據(jù)柔性沖壓翼傘的操縱特點，采用調(diào)節(jié)油門的方式來控制柔性沖壓翼傘無人機的飛行高度，當(dāng)高度超出預(yù)定高度范圍的時候，通過開大或減小油門來升高或者減低高度。本實施例的滑撬式起落架15具有較強的緩沖性能，能夠完全吸收對柔性沖壓翼傘無人機產(chǎn)生的沖擊，因此可以實現(xiàn)無人機安全回收。在降落時，本發(fā)明的多用途柔性沖壓翼傘無人機所需要的降落場地面積較小，大致與普通直升機所需場地相當(dāng)，因此可選擇的降落地點多范圍大、更加安全可靠。圖5是本發(fā)明的多用途柔性沖壓翼傘無人機空投發(fā)射示意圖。不言而喻，本領(lǐng)域的技術(shù)人員完全可以參照圖5和本發(fā)明的說明書內(nèi)容實施空投發(fā)射。
權(quán)利要求
1.多用途柔性沖壓翼傘無人機，其特征在于，主要包括柔性沖壓翼傘(I)、艙體(2)、螺旋槳(12)和滑撬式起落架(15)； 柔性沖壓翼傘(I)的下部通過傘繩(10)連接艙體(2)； 艙體(2)內(nèi)部安裝有控制機構(gòu)(13)、模塊化任務(wù)艙(14)和發(fā)動機(11)； 螺旋槳(12 )安裝在艙體(2 )的尾部； 滑橇式起落架(15)安裝在艙體(2)下部； 模塊化任務(wù)艙(14)中搭載完成不同用途所需要的設(shè)備； 控制機構(gòu)(13)包括GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，其根據(jù)預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)位置參數(shù)和定位參數(shù)，引導(dǎo)無人機自主飛行并降落在目標(biāo)區(qū)； 控制機構(gòu)(13)還包括接收在目標(biāo)區(qū)安置的超高頻無線電信標(biāo)發(fā)出的無線電信號自主進行尋的飛行的電子設(shè)備； 控制機構(gòu)(13)還包括接收地面遙控系統(tǒng)發(fā)出的無線電信號操縱降落傘繩以控制飛行的驅(qū)動電路和伺服機構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多用途柔性沖壓翼傘無人機，其特征在于，該無人機通過地面發(fā)射裝置發(fā)射， 地面發(fā)射裝置主要包括牽引車(3)、發(fā)射固定底座(5)、螺旋槳護框(4)、收緊絞盤(6)、收緊帶(7)和發(fā)射脫離機構(gòu)(8)； 發(fā)射固定底座(5)設(shè)于牽引車(3)上；待發(fā)射的多用途柔性沖壓翼傘無人機置于發(fā)射固定底座(5)上，并通過收緊帶(7)與收緊絞盤(6)連接；螺旋槳護框(4)設(shè)在發(fā)射底座(5)的前端；發(fā)射脫離機構(gòu)(8)設(shè)于固定底座(5)中部，位于待發(fā)射無人機下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多用途柔性沖壓翼傘無人機，其特征在于，該無人機通過安裝在飛機上的空投裝置發(fā)射。
4.根據(jù)權(quán)利要求I 3所述的多用途柔性沖壓翼傘無人機，其特征在于，設(shè)有地面遙控系統(tǒng)，其控制該柔性沖壓翼傘無人機飛行到預(yù)定高度后，按照預(yù)定航線飛行至任務(wù)目標(biāo)坐標(biāo)點，在任務(wù)目標(biāo)點盤旋并完成任務(wù)后，按照預(yù)定路線返回到目的地空域，并判斷高度信息以及著陸場風(fēng)向信息，采用雀降的方式實現(xiàn)定點降落。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多用途柔性沖壓翼傘無人機，主要包括柔性沖壓翼傘(1)、艙體(2)、螺旋槳(12)和滑撬式起落架(15)；柔性沖壓翼傘(1)的下部通過傘繩(10)連接艙體(2)；艙體(2)內(nèi)部安裝有控制機構(gòu)(13)、模塊化任務(wù)艙(14)和發(fā)動機(11)；螺旋槳(12)安裝在艙體(2)的尾部；滑橇式起落架(15)安裝在艙體(2)下部；模塊化任務(wù)艙中搭載完成不同用途所需要的設(shè)備；該多用途柔性沖壓翼傘無人機具有以下有益效果安全可靠，發(fā)射方式多樣，巡航時間長，飛行范圍廣，體積小重量輕，使用便捷，使用領(lǐng)域廣泛，是一種理想的無人駕駛飛行器。
文檔編號B64C31/036GK102910288SQ20121043115
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者郭海軍, 陳勇, 賀應(yīng)平, 馬啟明, 田入東, 祝遠(yuǎn)程, 薛富利, 李琦, 余剛 申請人:襄陽宏偉航空器有限責(zé)任公司